Développement du cerveau structurel chez les enfants et les adolescents en santé

Aperçu: G.M.

La maturation du cerveau progresse tout au long de l'enfance jusqu'à l'adolescence. L'étude du mécanisme du développement du cerveau au cours de ces périodes chez les personnes en bonne santé est nécessaire à certaines fins cliniques.  

La morphométrie basée sur Voxel (VBM) est un moyen efficace d'analyser les images de résonance magnétique cérébrale (IRM) chez les enfants et les adolescents, car les structures cérébrales chez les enfants et les adolescents varient considérablement en fonction de leur âge, de leur sexe et de plusieurs autres facteurs.  

Dans cet article, on discute de l'information provenant d'études utilisant VBM concernant la relation entre le développement du cerveau structurel chez les enfants et les adolescents en bonne santé et l'âge, le style de vie, les parents et les variations génétiques. 

Brain Nerve. 2017 May;69(5):539-545. doi: 10.11477/mf.1416200780.

[Structural Brain Development in Healthy Children and Adolescents]

[Article in Japanese]

Matsudaira I¹, Kawashima R, Taki Y.

Author information

1

Department of Nuclear Medicine and Radiology, Institute of Development, Aging and Cancer, Tohoku University.

Abstract

Brain maturation progresses throughout childhood into adolescence. Investigating the mechanism of brain development during these periods in healthy people is necessary for some clinical purposes. For example, these mechanisms are needed to investigate the mechanism of impaired brain maturation in neurodevelopmental disorders-such as autism spectrum disorders or attention-deficit hyper disorder-and improve early prevention of psychiatric or neurodegenerative diseases like depression or Alzheimer's disease. Voxel-based morphometry (VBM) is an effective way to analyze brain magnetic resonance images (MRI) of children and adolescents, as the brain structures of children and adolescents vary widely depending on their age, sex, and several other factors. In this article, information from studies using VBM about the relationship between structural brain development in healthy children and adolescents and age, life style, parenting, and genetic variations is discussed.

PMID: 28479531

DOI: 10.11477/mf.1416200780

Morphométrie à base de Voxel dans le trouble du spectre de l'autisme

Aperçu: G.M.

Le trouble du spectre de l'autisme montre des déficits dans la communication sociale et l'interaction, comprenant les comportements communicatifs non verbaux (par exemple, le contact visuel, les gestes, la prosodie vocale et les expressions faciales) et des comportements restreints et répétitifs comme symptômes de base. Ces symptômes de base apparaissent comme un développement comportemental atypique chez les bambins atteints du trouble.  

Le développement neuronal atypique est considéré comme une base neurale à un tel développement comportementalement atypique. Un certain nombre d'études utilisant la morphométrie à base de voxel ont déjà été menées pour comparer les volumes de cerveaux régionaux entre les personnes avec un diagnostic de trouble du spectre de l'autisme et celles ayant un développement typique.

Le document de revue actuel ajoute quelques brèves discussions sur les facteurs potentiels qui contribuent à l'incohérence observée dans les résultats précédents, comme la difficulté à contrôler les effets confus de différentes phases de développement parmi les participants à l'étude.  

Brain Nerve. 2017 May;69(5):529-538. doi: 10.11477/mf.1416200779.

[Voxel-Based Morphometry in Autism Spectrum Disorder]

[Article in Japanese]

Yamasue H¹.

Author information

1

Department of Psychiatry, Hamamatsu University School of Medicine.

Abstract

Autism spectrum disorder shows deficits in social communication and interaction including nonverbal communicative behaviors (e.g., eye contact, gestures, voice prosody, and facial expressions) and restricted and repetitive behaviors as its core symptoms. These core symptoms are emerged as an atypical behavioral development in toddlers with the disorder. Atypical neural development is considered to be a neural underpinning of such behaviorally atypical development. A number of studies using voxel-based morphometry have already been conducted to compare regional brain volumes between individuals with autism spectrum disorder and those with typical development. Furthermore, more than ten papers employing meta-analyses of the comparisons using voxel based morphometry between individuals with autism spectrum disorder and those with typical development have already been published. The current review paper adds some brief discussions about potential factors contributing to the inconsistency observed in the previous findings such as difficulty in controlling the confounding effects of different developmental phases among study participants.

PMID: 28479530

DOI: 10.11477/mf.1416200779

Test à haute dimension pour les réseaux fonctionnels des régions anatomiques du cerveau

Aperçu: G.M.

L'exploration de la connectivité fonctionnelle du cerveau avec des troubles du spectre de l'autisme (TSA) en utilisant des données fonctionnelles d'imagerie par résonance magnétique (IRMF) est devenue un sujet populaire au cours des dernières années. Les données dans un modèle de cerveau standard se composent de plus de 170 000 points spécifiques de voxel pour chaque sujet humain. Une telle dimensionnalité ultra-élevée rend l'analyse de connectivité fonctionnelle au niveau du voxel (impliquant quatre milliards de paires de voxels) statistiquement et inefficace sur le plan informatique

Les chercheurs proposent deux tests par paires pour détecter la dépendance de la région et une procédure de test multiple pour identifier les structures globales du réseau. 

Les études numériques montrent que les tests proposés sont valides et puissants. Cette méthode appliquée à une étude de l'IRMF sur l'autisme montrent que les résultats sont biologiquement significatifs et cohérents avec la littérature existante.

J Multivar Anal. 2017 Apr;156:70-88. doi: 10.1016/j.jmva.2017.01.011. Epub 2017 Feb 7.

High-dimensional tests for functional networks of brain anatomic regions

Xie J¹, Kang J².

Author information

1

Department of Biostatistics and Bioinformatics, Duke University School of Medicine, Durham, NC 27705.

2

Department of Biostatistics, University of Michigan, Ann Arbor, MI 48109.

Abstract

Exploring resting-state brain functional connectivity of autism spectrum disorders (ASD) using functional magnetic resonance imaging (fMRI) data has become a popular topic over the past few years. The data in a standard brain template consist of over 170,000 voxel specific points in time for each human subject. Such an ultra-high dimensionality makes the voxel-level functional connectivity analysis (involving four billion voxel pairs) both statistically and computationally inefficient. In this work, we introduce a new framework to identify the functional brain network at the anatomical region level for each individual. We propose two pairwise tests to detect region dependence, and one multiple testing procedure to identify global structures of the network. The limiting null distribution of each test statistic is derived. It is also shown that the tests are rate optimal when the alternative block networks are sparse. The numerical studies show that the proposed tests are valid and powerful. We apply our method to a resting-state fMRI study on autism and identify patient-unique and control-unique hub regions. These findings are biologically meaningful and consistent with the existing literature.

PMID: 28413234

PMCID: PMC5391152  [Available on 2018-04-01]

DOI: 10.1016/j.jmva.2017.01.011